珠光砂混凝土在LNG 含氧煤層氣液化工程中應用

宗 燕

(山西省第二建筑工程公司，山西太原 030031)

1 概述

本工程為山西贊揚煤層氣有限公司20 000 t/年LNG含氧煤層氣液化工程。煤層氣是一種吸附在煤層中的可燃性氣體，主要成分是甲烷，在煤礦開采過程中必須提前將它抽排掉，否則就會對煤礦工人的生命帶來嚴重威脅，同時煤層氣也是一種寶貴的清潔能源和重要的化工原料。在采煤過程中抽放的瓦斯氣壓力較低，甲烷含量大約50%，采用一種低溫分離的專利技術把煤層氣中的甲烷和空氣分離開來，然后進行提純再將煤層氣進行液化即液體煤層氣(LNG)，較好的解決了煤層氣的運輸問題。

煤氣層和天然氣一樣主要成分是甲烷，甲烷的臨界溫度為190.7 K即大約是-82.5℃，如果壓力是一個大氣壓，其液化溫度則是-161.5℃，煤層氣液化只能在低溫下實現。冷箱及膨脹機以及吸附塔是煤層氣液化主要的核心設備，為了防止設備基礎發生凍脹破裂，冷箱及膨脹機基礎、吸附塔基礎混凝土要求抗凍等級不低于F50，抗滲等級不低于P8，并且在這些設備基礎上部設有一層珠光砂混凝土，要求珠光砂混凝土一個月后抗壓強度不小于7.35 MPa，熱傳導率不大于0.23 W/(m·K)。

2 冷箱及膨脹機基礎、吸附塔基礎概況

1)冷箱及膨脹機基礎長34.4 m，寬22.9 m，高2.2 m，受力鋼筋采用HRB400鋼筋直徑14 mm雙層雙向。基礎鋼筋保護層厚度50 mm，基礎墊層混凝土強度等級為C15，基礎混凝土強度等級C25，抗凍等級F50，抗滲等級P8。冷箱及膨脹機基礎沿南北方向設φ159×6通長鋼管6根，主要作用是進行通風。所有地腳螺栓均設預留孔，待設備就位后用高等級灌漿料灌實。

2)吸附塔設備基礎共計4個均為圓形，直徑10.32 m，高2.2 m，受力鋼筋采用HRB400鋼筋直徑14 mm雙層雙向，基礎鋼筋保護層厚度50 mm，基礎墊層混凝土強度等級為C15，基礎混凝土強度等級C25，抗凍等級F50，抗滲等級P8。所有地腳螺栓均預埋灌漿料灌實。吸附塔防雷接地最大沖擊電阻為30 Ω。

3 設備基礎珠光砂混凝土施工

3.1 珠光砂混凝土配合比設計

1)珠光砂又叫膨脹珍珠巖，它是由玻璃質山巖經破碎及高溫焙燒而成，呈白色圓珠狀松散顆粒，無毒、無味、不燃燒、不腐蝕，具有極低的導熱性和可靠的化學穩定性，珠光砂的化學成分主要有SiO2含量75.42%，Al2O3含量14.26%，Fe2O3含量1.01%。珠光砂混凝土亦稱膨脹珍珠巖混凝土，它是以珠光砂為主要骨料，普通水泥為膠結材料加入摻合料及外加劑拌制而成。

2)原材料的選擇:a.水泥優先選用太原獅頭牌42.5級普通硅酸鹽水泥;b.砂選用施工當地水洗砂，含泥量不大于3%;c.珠光砂選用SCP-60型松散密度50 kg/m3，振實密度70 kg/m3，含水率不大于0.5 wt%，安息角度(堆積高度100 mm時)33°～37°，導熱系數(常壓系數在77 K～310 K)為0.02 W/(m·K);d.外加劑為高效減水劑，采用FND可減水18%，其技術性能符合行業一等品以上的質量要求;e.水為能引用的自來水。

3)通過容重法計算珠光砂混凝土的配合比。首先根據珠光砂混凝土拌合物和施工要求的和易性，選擇坍落度為50 mm～70 mm，水灰比為0.5～0.70，砂率在0.33～0.36進行配合比設計，在確定配合比的過程中制作了10組不同配比的試塊，然后根據7 d齡期的抗壓強度結果及導熱系數的檢測，最終確定珠光砂混凝土的配合比如表1所示。

表1 配合比表

3.2 珠光砂混凝土施工方法

1)珠光砂在運輸及存放中應注意保護，防止擠壓、受潮。各種材料的計量，必須嚴格按照配合比稱量配料，水泥及外加劑誤差控制在±1%，珠光砂及砂誤差控制在±2%。

2)主要機具:滾筒式攪拌機攪拌;100 kg臺秤一臺，10 kg臺秤一臺;坍落度筒;外加劑計量筒;試模;溫度計;卷尺;鐵鍬;抹子;手推車。

3)珠光砂混凝土采用滾筒式攪拌機現場攪拌，投料順序:外加劑→水→水泥→珠光砂→水洗砂。即先將水和外加劑用計量器具按配合比稱出，將計量好的水、外加劑倒入滾筒內攪拌35 s后，再將計量好的水泥倒入攪拌機內進行攪拌1 min～2 min至均勻，再加入計量好的珠光砂和水洗砂進行攪拌1 min～2 min至均勻，可以用手握成團不散并且只能擠出少量水泥漿即可出罐，出罐后用坍落度筒測試坍落度控制在50 mm～70 mm。出罐的珠光砂混凝土溫度應在10℃以上，如達不到，需將水加熱，但水溫不能超過80℃。出罐的珠光砂混凝土要盡快施工，存放時間不要超過30 min。

4)珠光砂混凝土澆筑時不能采用普通混凝土那樣用振搗器振實，可用鐵鍬和木抹子輕輕拍實，用木抹子將表面搓平。澆筑厚度應為設計厚度的140%，經輕度壓實后可達設計要求的厚度。

5)珠光砂混凝土施工應從一端起一次性連續澆筑完成，澆筑完成一晝夜后用濕草袋覆蓋在潮濕狀態下養護7 d，然后進行風干，最后再做上面的面層。

6)混凝土試塊留置28 d齡期及同條件養護試塊100 mm×100 mm×100 mm各兩組，28 d導熱系數試塊200 mm×200 mm×30 mm兩組。

4 珠光砂混凝土質量要求

1)珠光砂混凝土的允許偏差及檢驗方法見表2。

表2 珠光砂混凝土的允許偏差及檢驗方法

2)珠光砂混凝土所使用的材料品種性能均應符合設計要求，禁止使用過期水泥。

3)所有原材料均應有出廠合格證，檢驗報告及復試報告。

4)珠光砂混凝土拌合物應嚴格按照配合比，以防止隨意加大坍落度。

5)珠光砂混凝土應拌合均勻，分層均勻鋪設，適當壓實避免漏壓、欠壓或者超壓。

6)表面應平整，抗壓強度、導熱系數均應符合設計要求。

7)珠光砂混凝土強度達到4 MPa時方可上人。

8)上面一層防水細砂混凝土應等珠光砂混凝土達到風干濕度和空氣平衡后再進行。

5 安全注意事項

1)所有參與施工的管理人員及操作工人在施工前都必須進行安全技術交底。

2)攪拌機作業前應進行無負荷運轉，運轉正常后再開機工作，應有專用開關箱并裝有漏電保護器，停機時應拉斷電閘。

3)珠光砂混凝土在拌制過程中應保存好，防止大風將其四處吹散。

4)現場施工做到工完場清，文明施工。

6 質量記錄

1)珠光砂混凝土原材料合格證、質量檢驗報告。

2)珠光砂混凝土配比通知單。

3)珠光砂混凝土坍落度檢查記錄。

4)隱蔽工程檢查記錄。

5)珠光砂混凝土抗壓、導熱系數試驗報告。

6)珠光砂混凝土檢驗批質量驗收記錄。